خودروی آبسوز
خودروی آبسوز یکی از انواع دستگاههای انرژی رایگان است که به خاطر وعده بزرگی که میدهد محبوبیت بالایی میان پژوهشگران این حوزه دارد. به جای بنزین گران قیمت فقط کافی است از شیر آب، چند لیتر آب در مخزن خودرو بریزیم و تمام. به همین راحتی مجموعه عظیمی از مشکلات بشر (آلودگی هوا، مشکلات استخراج نفت و…) حل خواهد شد.
دائما ویدئوهایی از مخترعان منتشر میشود که ادعا میکنند خودرویی ساختهاند که فقط با آب کار میکند. روند کارکرد هم تقریبا یکسان است، مقداری آب در یک مخزن ریخته میشود و با استفاده از روش الکترولیز این آب به هیدروژن و اکسیژن تجریه میشود. سپس همین هیدروژن و اکسیژن در موتور خودرو ترکیب شده و آب تولید میکنند و خودرو حرکت میکند. برخی از طرحها هستند که فقط با آب کار میکنند و برخی هم هستند که بخشی از انرژی را از آب میگیرند و بخشی را از بنزین، ولی باز هم مشکل یکسان است.
مشکل خودروی آبسوز کجاست؟
مشکل در سطح یکسان انرژی مواد ورودی و خروجی خودروی آبسوز است. ورودی خودروی معمولی بنزین به همراه اکسیژن هوا و خروجی آن دی اکسید کربن به همراه بخار آب است. به همین دلیل سطوح انرژی ورودی خودرو (بنزین) و خروجی آن (دی اکسید کربن و آب) بسیار متفاوت است و از اختلاف این سطوح انرژی، انرژی مورد نیاز برای حرکت خودرو تامین میشود.
در خودروی معمولی سوختن بنزین به صورت زیر اتفاق میافتد:
پس از اینکه بنزین سوخت و انرژی آزاد کرد موتور خودرو سعی میکند این انرژی مازاد را تبدیل به حرکت دورانی کند و خودرو را به حرکت درآورد.
ولی در خودروی آبسوز ورودی خودرو آب و خروجی آن نیز آب است. پس هیچ اختلاف انرژی میان ورودی و خروجی وجود ندارد و دقیقا به همین دلیل میزان انرژی قابل استخراج حتی صفر هم نیست، بلکه منفی است. اگر بازدهی الکترولیز آب و سپس سوزاندن هیدروژن و اکسیژن حاصل را 100% فرض کنیم انرژی خالص خروجی از این مجموعه صفر خواهد بود، ولی بازده هیچ کدام از این فرآیندها 100 درصد نیست و به همین دلیل فرآیند نیاز به تزریق دائمی انرژی دارد.
اتفاقی که در خودروی آبسوز میافتد به صورت زیر است:
آب با استفاده از انرژی (برق)، تبدیل به اکسیژن و هیدروژن میشود (الکترولیز)، سپس همین هیدروژن و اکسیژن دوباره تبدیل به آب میشوند و انرژی آزاد میکنند. با صرف نظر کردن از تلفات زیاد این فرآیندها، کل انرژی حاصل باید برابر با انرژی مورد نیاز برای الکترولیز آب باشد. چون برای شکستن یک پیوند شیمیایی (در این مورد هیدروژن واکسیژن) همان مقدار انرژی مورد نیاز است که از تشکیل مجدد همین پیوند، حاصل میشود. پس حتی در بهترین حالت (ایده آل غیر ممکن) باز هم هیچ انرژی مازادی وجود نخواهد داشت.
در واقعیت چون بازده الکترولیز 100% نیست و همینطور بازده سوختن هیدروژن هم 100% نیست در عمل این فرآیند نیاز به انرژی خواهد داشت. پس عملا الکترولیز آب و بعد سوزاندن محصولات، نه تنها هیچ انرژی مازادی تولید نمیکند، بلکه نیاز به انرژی هم دارد.
استفاده از کاتالیزور و تشدید
در برخی طرحهای خودروی آبسوز دیده میشود که برای کاهش انرژی مورد نیاز الکترولیز آب از کاتالیزور یا پدیده تشدید استفاده میشود. این پدیدهها در حقیقت جذب انرژی توسط سیستم را بهینه میکنند و به همین دلیل تلفات کاهش پیدا میکند. در نتیجه، میزان انرژی مورد نیاز برای شکستن پیوند هیدروژن و اکسیژن در آب، به انرژی آزاد شده در هنگام تشکیل همان پیوند نزدیک میشود. در بهترین حالت ایده آل کل انرژی مورد نیاز، برابر با انرژی حاصل از تشکیل پیوند هیدروژن و اکسیژن میشود.
سوخت یا محصول احتراق
آب خود در حقیقت محصول احتراق هیدروژن است و محصول احتراق را دوباره نمیتوان سوزاند چون محصول احتراق در سطح انرژی بسیار پایداری قرار میگیرد. به همین دلیل خودروی آبسوز همانقدر غیرممکن است که خودروی CO2 سوز. در موتور نیاز به سوخت داریم نه محصول احتراق. مشابه با خودروی آبسوز فرض کنید ورودی مجموعه دی اکسید کربن باشد و با استفاده از انرژی، CO2 را به کربن و اکسیژن تجزیه کنیم و دوباره با سوزاندن کربن، آنرا تبدیل به CO2 کنیم، باز هم هیچ انرژی مازادی وجود نخواهد داشت. CO2 هم مثل H2O یک محصول احتراق است و در سطح انرژی بسیار پایداری قرار دارد.
هیچ اهمیتی ندارد که قبل از سوزاندن آب چه فرآیند و واکنشی بر روی آن انجام میشود، باز هم نمیتوان از مجموعهای که ورودی و خروجی آن یکی است، انرژی مازاد گرفت. در حقیقت هر چه قدر فرآیند بیشتری روی آب انجام شود (مانند الکترولیز) تلفات هم افزایش مییابد و نیاز مجموعه به انرژی بیشتر میشود.
در علم شیمی منظور از سوختن معمولی، اکسید شدن (واکنش با اکسیژن) است. اکسید شدن باعث آزاد شدن مقدار زیادی انرژی به شکل گرما میشود و اساس کارکرد موتورهای احتراق داخلی تبدیل کردن این گرما به حرکت مکانیکی است. هنگامی که هیدروژن اکسید میشود، تبدیل به آب میشود. پس آب در حقیقت اکسید هیدروژن است و یک ماده اکسید شده را نمیتوان دوباره اکسید کرد (سوزاند).
پس اصولا سوزاندن آب بی معنی است (چه به صورت آب خالص و چه به صورت الکترولیز شده آن یعنی هیدروژن و اکسیژن). هیچ انرژی اضافی از تبدیل آب به آب قابل استخراج نیست.
بهسوزی سوخت اصلی
با وجود اینکه خودروی آبسوز کاملا غیرممکن است، طرحهایی برای ترکیب مقدار کمی هیدروژن با سوخت اصلی (بنزین و گازوئیل) وجود دارد که باعث بهسوزی سوخت اصلی میشود. روند کار به این صورت است که با الکترولیز آب، کمی هیدروژن تولید میشود و با سوخت یا هوای ورودی موتور مخلوط میشود. این هیدروژن ورودی باعث بهتر سوختن بنزین یا گازوئیل شده و بهره وری کلی را افزایش میدهد. البته این طرح به هیچ وجه به معنای خودروی آبسوز نیست.
به طور مثال شرکت پرتقالی Ultimate Cell یک طرح تایید شده دارد که بر روی انواع موتورهای بنزینی و دیزلی (کامیون، قطار، کشتی و ژنراتور) نصب میکند. این سیستم باعث کاهش مصرف در حدود 10% برای خودروها و در حدود 15% برای قایقها میشود. ولی نتیجه مهمتر کاهش بسیار زیاد آلودگی هوا است. این طرح باعث کاهش 72% آلودگی موتور خودرو و 80% آلودگی موتور قایق میشود. این رقم بسیار خوب کاهش آلودگی هوا به خاطر بهسوزی سوخت اتفاق میافتد.
ویدئوهای خودروهای آبسوز
کافی است در جستجوی ویدئوی گوگل سرچ کنید Water Powered Car تا با ویدئوهای بسیار زیادی روبرو شوید که مخترعان از سراسر دنیا یک خودرو ساختهاند که با آب کار میکند.
ویدئو معمولا به این شکل است که یک ظرف را از شیر آب، پر از آب میکنند. کمی از این آب را نوشیده و بقیه را داخل یک مخزن در صندوق عقب خودرو میریزند (در حقیقت نوشیدن آب بیشتر نکته انحرافی است که باعث پرت شدن حواس از اصل موضوع میشود). تعدادی مخزن دیگر برای الکترولیز و جمع آوری هیدروژن هم در سیستم، وجود دارد. پس از الکترولیز (یا هر فرآیندی که آب را تجزیه کند)، هیدروژن به موتور خودرو فرستاده میشود. پس از این توضیحات مختصر، مخترع سوار خودرو شده و حرکت میکند.
این سناریوی اکثر ویدئوهای خودروهای آبسوز است. ولی چرا واقعا هیچ مخترعی تا به حال سعی نکرده عملی بودن این اختراع را ثابت کند؟ چرا مخترعان خودروی آبسوز ژنراتور آبسوز نمیسازند؟ ژنراتور یک مجموعه کوچک است و به راحتی مشخص میشود منبع انرژی واقعی سیستم چیست. به همین دلیل مدعیان آبسوزی معمولا خودرو میسازند که مجموعه بسیار بزرگی است و میتوان تعداد زیادی باطری (برای تامین انرژی الکترولیز) در آن کار گذاشت.
مهمتر از آن، چرا هیچ مخترعی اجازه نمیدهد از ورودی سوخت موتور نمونه تهیه شده و توسط آزمایشگاههای معتبر ترکیب دقیق سوخت مشخص شود؟ البته امکان این وجود دارد که با قرار دادن تعدادی باطری در خودرو، انرژی مورد نیاز الکترولیز آب از آنها تامین شود. ولی برای تخلیه این باطریها میتوان مدتی با خودرو حرکت کرده و سپس نمونه گرفت.
مکانیزمهای مختلف موتور
وقتی سوختی (مثلا بنزین یا هیدروزن) میسوزد (به بیان کلی اکسید میشود)، انرژی آزاد میکند. کل فلسفه و هدف موتور این است که انرژی آزاد شده به شکل گرما را، تبدیل به انرژی جنبشی کند.
برای تبدیل بهینه بیشترین مقدار حرارت به کار، مکانیزمهای موتور بسیار متنوعی ساخته شده که برای سوختهای مختلف نتایج متفاوتی دارند. ولی مسئله موتور آبسوز، مکانیزم مناسب و صحیح موتور نیست. در واقع موتور آبسوز نیاز به مکانیزمی دارد که بازدهی بیش از 100% داشته باشد. مکانیزمی که از نظر علمی غیر ممکن است.
در خودروی آبسوز دو فرآیند مهم اتفاق میافتند:
- تبدیل آب به هیدروژن و اکسیژن (با مصرف انرژی) که در سیستمهای مدرن و بهینه با بازده حدود 80% قابل انجام است.
- تبدیل هیدروژن و اکسیژن به آب (با آزاد شدن انرژی) که آن هم در سیستمهای مدرن و بهینه با بازده حدود 60% قابل انجام است.
برای اینکه بتوان از این دو فرآیند انرژی مازاد استخراج کرد بازده یکی از آنها باید بیش از 100% باشد و باید در حدی بالا باشد که نیاز به انرژی فرآیند دیگر را هم تامین کند و علاوه بر تامین نیاز به انرژی فرآیند دیگر، باید انرژی خودرو را هم تولید کند.
یک مثال عددی:
- فرض کنید 100 واحد انرژی را وارد مجموعه میکنیم. این انرژی صرف الکترولیز شده و با بازده 80% آب را به هیدروژن و اکسیژن تبدیل میکند. حال معادل 80 واحد انرژی، هیدروژن و اکسیژن داریم.
- سیستم این 80 واحد انرژی را وارد بخش تبدیل هیدروژن و اکسیژن به آب کرده و با بازده 60% انرژی حاصل را استخراج میکنیم. پس 80 واحد انرژی تبدیل میشود به حدود 48 واحد.
- پس برای اینکه 48 واحد انرژی از مجموعه بگیریم، نیاز داریم که 100 واحد انرژی به آن تزریق کنیم. در نتیجه بازده چنین سیستمی منفی است و چنین فرآیندی در حقیقت باری است بر دوش موتور.
تست واقعی موتور آبسوز
همیشه مدعیان موتور آبسوز یک خودرو را به عنوان آبسوز شده نشان میدهند، بدون اینکه اسناد واقعی از شرایط کاری آن ارائه شود. شرکتهای خودروسازی برای تحقیق و بررسی روی موتورهای جدید، آنها را سلول تست مخصوص موتور، آزمایش کرده و اسناد معتبری تهیه میکنند که به عنوان مدارک فنی موتور، ارزش فنی بسیار بالایی دارند.
چند تصویر از سلول تست موتور شرکت اشکودا:
دقیقا مشابه با موتورهای معمولی، جامعه علمی از مخترعان موتورهای آبسوز انتظار دارد که موتورها و خودروهای ساخت خود را در مراکز معتبر و استاندارد تست موتور آزمایش کرده و نتایج آن را منتشر کنند. این اسناد و مدارک میتوان به اثبات واقعی بودن اختراع آنها هم کمک بسیار زیادی کند.
نتیجه گیری
- ادعای خودروی آبسوز به این معنی است که انرژی مورد نیاز برای شکستن پیوند بین هیدروژن و اکسیژن در آب، کمتر از انرژی آزاد شده در تشکیل همان پیوند است. یعنی فرض کنید یک جعبه داریم که از یک طرف یک لیتر آب وارد آن میکنیم و از طرف دیگر همان مقدار بخار آب یا آب مایع (همدما و همفشار با وردی)، خارج میشود به همراه مقداری انرژی مازاد.
- بنا به دلایل گفته شده نه تنها اضافه کردن بخش آبسوز به خودرو باعث تولید انرژی نمیشود، بلکه نیاز خودرو به انرژی را افزایش هم میدهد. پس از نظر علمی خودروی آبسوز مردود است.
- اصولا و از نظر علمی واژه “آبسوز” هم اشتباه است. در سیستمهای واقعی که از هیدروژن ناشی از الکترولیز آب استفاده میکنند، “بهسوزی” سوخت اصلی (بنزین یا گازوئیل) اتفاق میافتد. در این سیستمهای بهسوزی، بازده سوختن بنزین در حدود 10% (برای گازوئیل تا حدود 15%) بالاتر میرود.
- بجز بهسوزی سوخت اصلی، هر ادعایی مبنی بر سوختن آب بی معنی و اشتباه است.
- وقتی ظرفیت بهسوزی بنزین (با ورود هیدروژن به موتور) تکمیل شد، الکترولیز بیشتر آب و ورود بیشتر هیدروژن به داخل موتور در حقیقت باری است بر دوش موتور و در عمل به ضرر سیستم عمل میکند.
- بر خلاف بسیاری از تکنولوژیها، مسئله خودروی آبسوز پیشرفت تکنولوژی و افزایش بهره وری نیست، بلکه اصولا فرآیندی که ورودی و خروجی آن یکسان باشند هیچ فایدهای ندارد. پس نه تنها خودروی آبسوز وجود ندارد بلکه امکان وجود آن نیز مردود است.
